• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.630-638
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• 2009

생활폐기물 소각장에서 발생되는 질소산화물($NO_x$)을 저감을 위한 요소용액 이용 선택적 무촉매 환원(SNCR: selective non-catalytic reduction) 상용화 공정에 대하여 전산유체역학(CFD: computational fluid dynamics) 모델을 개발하였고, 이 모델은 현장 실험결과로 검증되었다. 저 농도 일산화탄소와 12% 과잉공기 조건에서 요소와 질소산화물간의 7개 화학반응식과 액적의 증발과정을 포함하는 3차원 난류반응 흐름 CFD 모델은 소각로에 설치된 SNCR 공정의 유체역학 모사를 위하여 사용하였다. 본 SNCR 공정에서는 정면 노즐 1개와 측면 노즐 2개를 사용하여 2차 연소로 내에 요소용액을 공기와 함께 분사하였다. 3개의 노즐에 동일유량으로 NSR=1.8에서 요소용액과 공기를 분사할 경우, 출구온도는 현장 실험값과 모사값이 일치하며, 질소산화물 저감효율은 실험에서는 57%, CFD 모사에서는 59%를 보여주었다. 각 노즐 별 분사유량의 비율을 변화하면서 수행된 CFD 모사 결과에서는 3개의 노즐에 동일 유량을 분사하는 것보다 정면 1개 노즐에 측면노즐 유량의 2배를 분사하는 것이 약 8% 높은 질소산화물저감 효율을 보여주었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.668-675
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• 2019

대기오염물질 중 미세먼지는 심각한 사회적 환경문제로 인식되고 있다. 미세먼지의 원인 물질 중 하나인 질소산화물(NOx)은 석탄화력발전소의 연소공정에서 주로 발생하므로 효율적인 NOx 제거가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)을 이용한 NOx 제거에서 $TiO_2$ 광촉매의 NO 제거효율을 연구하였다. NO 제거효율을 평가하기 위해 발열제가 내장된 $Al_2O_3$ 기판 표면에 $TiO_2$ 촉매와 인산염의 접착 바인더를 혼합하여 도포한 후 제조된 기판을 열처리하면서 실험을 수행하였다. 온도에 따른 촉매의 NO 제거효율을 평가하였고, 촉매의 물리화학적 특성을 위하여 XRD, SEM, TG-DTA, BET 분석을 수행하였다. NOx 제거 효율은 시간에 따른 온도변화($250^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$)로 20분에서 제거효율은 58.7%~65.9%이며, 30분에서 63.7%~66.0%로 나타났다. 질소산화물 제거용 SCR로 사용되는 $TiO_2$는 $300^{\circ}C$가 제거효율이 가장 효율적인 것으로 판단된다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.180-186
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• 2009

To meet the NOx limit without a penalty of fuel consumption, urea SCR system is currently regarded as promising NOx reduction technology for diesel engines. SCR system has to achieve maximal NOx conversion in combination with minimal $NH_3$ slip. In this study, as a basic research to develop an algorithm for urea injection control, the characteristics of engine out NOx emission and behavior of NOx reduction during steady-state and transient conditions were investigated using 2L DI diesel engine. Test results show that on increasing the catalyst temperature the variations in the outlet NOx concentration are faster and maximal allowable $NH_3$ storage exponentially decreases. For change from a low to high engine load, it can be seen that a few seconds after load-step is required to reach full NOx conversion and the adsorbed amount of $NH_3$ at lower temperature desorb during the next temperature increase, causing $NH_3$ slip. Engine out NOx emission needs to be corrected because NOx emissions just after step load is lower than that of steay state condition.

• 한국분무공학회지
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• 제9권2호
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• pp.24-33
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• 2004

The effect of the working fluid flow conditions and nozzle geometry on the spray performance of a twin-fluid nozzle used in Selective Catalytic Reduction is investigated experimentally. The liquid pressure is varied in the range of 0.3atm to 1.5atm and the air pressure is varied from the 0.5atm to 3.0atm. relative position between liquid nozzle(internal nozzle) and air nozzle(external nozzle) tip changes front 1mm inside the air nozzle to 1mm outside the air nozzle. The orifice diameter of the air nozzle is varied with 5mm. 6mm and 7mm. Spray visualization is realized with CCD-Camera. SMD(Sauter Mean Diameter) and mean particle velocities are measured by PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) under various experimental conditions. The measuring point is 300mm away from the nozzle tip in the downstream spray. The experimental results are that spray angle is depended air flow rate because nozzle diameter, air pressure and nozzle tip relative positions are related air flow rate. SMD is depended air flow rate and water flow rate. Also, SMD is increased when water flow rate is bigger. SMD is decreased when Air flow rate is bigger.

• 한국분무공학회지
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• 제22권2호
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• pp.96-102
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• 2017

In order to reduce the NOx, SCR technology is most suitable. In this study, we focused on studying the injector part of urea-SCR system. When stoichiometric 1 mole of urea is injected, 2 moles of $NH_3$ are created. $NH_3$ causes a SCR reaction by reacting with NOx. However, urea is decomposed by the side reaction of coming out HNCO, deposit formation is formed. In this study, it was to design a nozzle that can spray the optimal spray flow rate. Test nozzle used in this experiment is efferverscent type. The result of the experiment, liquid flow rate was confirmed to be that they are dominated by the exit orifice diameter. The area ratio is defined by ratio of the area of exit orifice hole and that of aerorator. The droplet size was measured by varying the area ratios. In addition, it was also confirmed that there is no change of the liquid flow rate and air flow rate to change the aerorator at the same exit orifice. Further, It was confirmed that the droplet size was relatively uniform even though the area ratio was different. Finally, there is little change in the SMD that air flow rate increases in 0.3 or more ALR.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권3호
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• pp.115-120
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• 2016

저온용 SCR 촉매인 $MnO_x$의 촉매 활성을 높이기 위해 $TiO_2$ 지지체와 함께 조촉매로서 $CeO_2$을 사용하였고, 제조된 나노 사이즈의 촉매 특성과 함께 질소산화물 제거 효율에 대해 고찰하였다. $MnO_x-CeO_2/TiO_2$ 촉매 내에서 $CeO_2$ 거동을 확인하기 위해 단일 조성의 $CeO_2$와의 차이점을 미세구조적으로 비교 분석하였다. $MnO_x-CeO_2/TiO_2$ 촉매가 졸겔법을 통해 제조되었으며 낮은 열적 특성으로 인해 평균 $285{\mu}m$ 정도의 큰 입도를 가진 단일 $CeO_2$와는 달리 Ti 지지체와 함께 합성된 촉매의 경우 130 nm 정도로 줄어들었음을 확인하였다. 투과 전자 현경을 이용한 EDS mapping를 통해 Ce-Ti의 강한 interaction이 nano-sized powder 제조의 원인인 것으로 확인하였다. 조촉매 첨가로 인해 $MnO_x/TiO_2$ 촉매에 비해 저온영역에서 20 % 이상의 효율 향상이 있었으며 이는 3성분계 촉매 내에서 $CeO_2$가 나노 사이즈로 잘 분산됨에 따라 촉매 반응에 필요한 산소이온의 교환이 활발히 일어날 수 있었기 때문이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권6호
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• pp.814-822
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• 2012

선박용 SCR 시스템에서 유동 및 혼합특성을 개선하기 위해 상하유도 및 스월 형상의 혼합기가 고려되었다. 본 연구의 목적은 혼합기 구조에 따른 난류강도 및 균일지수(Uniformity Index)를 상세히 분석하여 SCR 성능을 개선하는 것이다. 그 결과, 촉매부 전단에서의 농도균일도는 혼합기를 사용하였을 경우 약 5% 개선됨을 알 수 있었다. 상하유도형 혼합기의 사용에 따라 주위에서 높은 RMS 수치 및 상대난류강도를 보이지만, 하류로 진행하면서 두 값은 감소하는 경향을 보였다. 스월형 혼합기의 경우 유동의 진행에 대해 RMS 수치와 상대난류강도의 감소가 비교적 적고 상대난류강도의 경우 상대적으로 균일한 분포를 보였다. 두 혼합기에서 발생하는 유동특성에 의해 혼합효과 및 혼합거리가 달랐음을 알 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.137-145
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• 2009

The steady-state kinetics of the selective catalytic reduction (SCR) of $NO_X$ with $NH_3$ has been investigated over a commercial ${V_2}{O_5}/TiO_2$ catalyst. In order to account for the influence of transport effects the kinetics are coupled with a fully transient two-phase 1D+1D monolith channel model. The Langmuir-Hinshelwood (L-H) mechanism is adopted to describe the steady-state kinetic behavior of the ${V_2}{O_5}/TiO_2$ catalyst. The reaction rate expressions are based on previously reported papers and are modified to fit the experimental data. The steady-state chemical reaction scheme used in the present mathematical model has been validated extensively with experimental data of selective $NO_X$ reduction efficiency for a wide range of inlet conditions such as space velocity, oxygen concentrations, water concentration, and $NO_2/NO$ ratio. The parametric investigations are performed to examine how the $NH_3$ slip from a SCR $DeNO_X$ catalyst and the conversion of $NO_X$ are affected by the reaction temperature, $NH_3/NO_X$ feed ratio, and space velocity for feed gas compositions with $NO_2/NO_X$ ratios of 0 and 0.5.

• 대한화학회지
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• 제34권6호
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• pp.569-581
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• 1990

DMF 용매에서 산소 첨가된 네자리 Schiff base cobalt(III)의 균일 촉매에 의하여 2,6-di-tert-butylphenol의 산화 주생성물인 2,6-ditert-butylbenzoquinone (BQ)일 때에는 O$_2$/Co몰 결합비가 1:1인 superoxo cobalt(III) 착물 곧 [Co(III)(Schiff base)(L)]$O_2$ (Schiff base; SED, SOPD and o-BSDT, L; DMF and Py)들의 활성촉매에 의하여 생긴다. 또, 산화생성물인 3,3',5,5'-tetra-tert-butyldiphenoquinone (DPQ)은 $O_2$/Co의 몰비가 1:2인 $\mu$-peroxo cobalt(III) 착물인 [Co(III)(SND)(L)]$_2$O$_2$ (L; DMF 및 Py)의 활성촉매에 의하여 생성된다. 이들 균일 활성촉매인 superoxo 및 $\mu$-peroxo cobalt(III) 착물들의 확인은 DMF나 DMSO 용매에서는 어렵다. 그러나 pyridine 용매에서는 산소흡착에 의한 PVT 법과 0.1 M TEAP의 지지전해질과 유리질 탄소전극을 사용한 순환 전압전류법으로 1:1 oxygen adduct인 superoxo 착물들은 $O_2$-의 prewave가 없는 3단계 환원과정으로만 일어나는 것으로 확인할 수 있었다.